关于高速公路软土路基沉降及稳定性监测

王　辉

【摘 要】本文介绍了软土路基施工中存在的主要问题和路堤施工软土路基观测的目的和内容,总结了路基沉降的观测方法及具体步骤,并结合高速公路工程实例,说明了软土路基沉降的观测方法在实际工程中的应用。

【关键词】高速公路 软土地基 沉降观测 施工测量

某高速公路K30+500～K35+500软土地基所处地形为第四纪冲积平原,地势平坦,地下水位较高,局部有常年积水。根据该路段软土层性质、厚度、路堤填土高度及桥涵构造物等条件的不同,沿线布置典型监测断面和标准监测断面。标准监测断面主要布置于路基软土层较薄、性状略好或路堤填土高度较小以及与构造物的结合路段,典型监测断面选择路基软土层较厚、性状较差、填土较高等路基沉降和稳定问题突出的典型路段。

1 软土路基施工沉降及稳定性监测的重要性

1.1软土路基施工存在的主要问题

(1)软土路基在路堤填筑施工过程中和路堤填土完成后,地基都要产生较大的沉降和剩余沉降,如何控制剩余沉降达到设计标准;如何确定路基的预留高度以保证路面达到设计标高;如何进行沉降控制,以尽保证不同构造物接头的平顺,减少跳车现象。

(2)由于软土强度低、固结慢,软土路基在路堤土施工过程中容易造成地基失稳,引起路堤滑坡破坏.在施工中如何控制填土速率,以确保地基稳定,而又影响工程的进度和质量。

1.2路堤施工沉降观测的目的

(1)根据实测数据控制填土速率以保证路堤在施工中的安全与稳定。

(2)根据实测曲线预测工后沉降,确定构造物和面结构的施工期,施工后沉降控制在设计允许范围。

(3)实测路堤沉降为施工计算提供依据。

1.3软土路基的观测内容

(1)地表沉降量观测。

(2)地表水平位移量及隆起量观测。

(3)地下土体水平位移观测。

(4)地基内部土体观测。

2 路基沉降的观测方法及具体步骤

2.1工作基点桩的制作与埋设

根据观测对象的分布情况,确定利用施工控制点作为位移监测控制点。鉴于观测控制基点对本工程观测结果的重要性,有必要建立定期校核制度,定期校核控制点的坐标和高程。施工期每周校核一次,坐标校核采用控制网的方法。

2.2地表沉降量观测仪具的埋设及观测方法

施工路段的地表沉降观测是在原地面上埋设沉降板进行高程观测,沉降板由沉降地板、沉降杆、管箍、保护套管和套管帽(堵头)等组成。观测人员按设计的桩号断面将沉降板埋入土层中。

2.3地表水平位移量及隆起量观测仪具的埋设及观测方法

施工路段的地表水平位移是通过埋设边桩进行测量边桩,埋设在路堤两侧趾部以及边沟外缘以外10范围内,并结合稳定性分析在预测可能的滑移面与面的切面位置布设。

2.4地下土体水平位移观测仪具的埋设和观测方法

先将有4个相互垂直导槽的测斜管埋入土体中。测量时,将活动式测头放入测斜管,使测头上的导向滚轮卡在测斜管内壁的导槽中,沿槽滚动,活动式测头可连续地测定沿测斜管整个深度的水平位移变化。

2.5地基内部土体观测仪具的埋设及观测方法

(1)水位观测采用LY—2水位计,探头直径1mm。在孔隙水压力计观测点附近预先设置自由水位观测孔,将探头放入自由水位观测孔,当探头同水面接触时发出响声,电缆尺上所显示的读数就是水位深度,孔口高程减去水深即为水位高程。

(2)孔隙水压力计埋设,孔压计采用钻孔法埋设。埋设关键是封孔。钻孔埋设时,作好钻孔的详细记录,必要时可采取土样进行土工试验以提供更多的资料。保护孔压计外引电缆不受损坏,保证孔隙水压力准确传递待所有孔隙水压力计、电缆编好号码后集中埋入电缆沟,引到路基以外观测房或观测箱内,以防止施工时截断电缆。如發现异常应查明原因及时修正或补埋。

3 沉降观测精度的确定及监测设备

3.1观测精度要求

高速公路软土地基沉降量的变化相当复杂,它与设计总沉降量的大小、观测频率、地质条件 (软基厚度)、地基处理方式、填土速率、填土高度、沉降控制方法以及沉降稳定状态等因素有关。因此需要对施工全过程(路堤填筑、预压期及路面施工期 )分阶段确定测量等级。

3.2监测设备

(1)基点设置使用的仪器全站仪。选用拓普康电子全站仪,配合单棱镜进行观测,该仪器的标称精度±2.0”,测距中误差2+2 ppm。水准仪采用莱卡s精密水准仪配合铟钢水准尺进行观测,仪器标称精度为±0.8 ram/kin。

(2)边桩(地表水平位移)观测。选用电子全站仪,配合单棱镜进行观测。

(3)垂直位移(包括沉降板和边桩沉降观测)所采用的仪器与基点设置使用的仪器相同。

(4)深层水平位移观测。选用国产CX—3B钻孔测斜仪,配置进 ILl探头。测量精度为-+0.1 mm500 ram(系统总精度)。

(5)孔隙水压力观测选用钢弦频率接受仪,配置进口探头,测量精度为0.25 kPa。

4 监测频率及控制标准

由于监测对象及条件不同,关于监测频率的确定。目前还不能得出确切的计算公式,一般根据现有的规范、经验、监测目的和用途以及被监测参数的重要性来确定。对软基路堤而言,路堤填筑期的重点是动态控制路堤填筑最高速率,防止施工期内路基失稳。而在施工中,路基稳定性控制主要依靠原地表沉降观测和侧向位移观测。因此,对监测频率要求高,且需及时将监测结果通知有关单位。恒载预压期监测的目的是取得足够的观测数据用以计算软土的实际固结度,推算地基工后沉降值以及确定合理的卸载时间。因此,恒载预压期,监测频率可以适当放低。

5 结语

软土地基沉降观测直接影响到高速公路施工的安全和稳定,在软土地基高速公路进行沉降观测时应特别注意以下3个方面。

(1)根据施工路段的具体情况,制定详细的沉降观测现场工作要点、工作程序,成立自上而下的沉降观测工作管理体系。

(2)详细制定各施工阶段的沉降观测方法、观测精度标准,以及观测数据汇总格式,确保沉降观测数据的精确性和正确性。

(3)基准点、工作基准点必须按规范要求制做和埋设,基准点、工作基点和沉降板观测标的保护,要有一个具体措施,确保沉降观测数据的连续性和完整性。

参考文献:

[1]王春生,王明江.高速公路软土地基沉降观测的程序和方法[J].筑路机械与施工机械化,2006,23(3):52-53.

[2]沈珠江.软土工程特性和软土地基设计[J].岩士工程学报,1998,20(1):100-106.